L'inizio di quest'anno ha visto una crescita notevole nel mercato globale dei NEV (New Energy Vehicle). Come infrastruttura critica e nuova, le stazioni di ricarica vengono implementate a un ritmo accelerato, con la loro scala in continua espansione. Secondo i dati più recenti, prendendo la Cina come esempio, a gennaio 2025, il numero cumulativo di infrastrutture di ricarica in Cina era di 13,213 milioni, con un aumento del 49,1% su base annua. Tra queste, la ricarica ad alta potenza sta diventando un nuovo punto di forza nell'industria cinese delle stazioni di ricarica.

La colonnina di ricarica ad alta potenza, come suggerisce il nome, è un dispositivo di ricarica con capacità di erogazione di alta potenza. Rispetto alla colonnina di ricarica tradizionale, il suo vantaggio più evidente risiede nella significativa riduzione dei tempi di ricarica.

La ricarica ad alta potenza rappresenta una tecnologia di ricarica con un'elevata potenza in uscita, utilizzata principalmente per la ricarica rapida. Generalmente, maggiore è la potenza di ricarica, minore è il tempo di ricarica, e la potenza di ricarica dipende dall'OBC (caricatore di bordo) del veicolo per la ricarica in AC o dal BMS (Battery Management System) per la ricarica in DC. Prima che la ricarica inizi, la comunicazione tra il veicolo e l'apparecchiatura di ricarica viene verificata e confermata, con un aspetto chiave che è la potenza di ricarica che il veicolo può accettare.

Attualmente, la ricarica ad alta potenza mira principalmente ad aumentare la corrente di ricarica senza aumentare la piattaforma di tensione complessiva del veicolo. Tuttavia, quando la corrente di ricarica aumenta, il valore calorifico dei terminali e dei cavi aumenta rapidamente, il che porterà a un brusco aumento della temperatura, potenzialmente danneggiando i componenti elettronici del dispositivo di ricarica e persino causando un grave incidente di sicurezza legato al fuoco.

Uscita ad alta tensione o alta corrente: Aumentando la tensione di carica o la corrente di carica, o entrambe, la quantità di elettricità erogata alla batteria per unità di tempo viene incrementata. Ad esempio, la ricarica tradizionale può utilizzare tensioni e correnti inferiori, come 5V/2A; la ricarica ad alta potenza può utilizzare tensioni più elevate, come 800V o addirittura 1000V, o correnti maggiori, come 800A e 1500A, ecc.

2.2 Ottimizzare il design del circuito di ricarica: Vengono adottati chip avanzati per la gestione dell'alimentazione e topologie di circuito, come l'architettura PFC + LLC. Ciò può migliorare l'efficienza di ricarica, ridurre la perdita di energia e garantire che le apparecchiature di ricarica possano comunque mantenere un'elevata efficienza di conversione e stabilità in condizioni di uscita ad alta potenza.

2.3 Gestione intelligente della carica: con l'aiuto di chip e algoritmi intelligenti, monitoraggio in tempo reale dello stato della batteria, come potenza, tensione, temperatura, ecc. In base alle condizioni effettive della batteria, i parametri di carica vengono regolati automaticamente per implementare modalità di carica come corrente costante, tensione costante con limitazione di corrente e carica di mantenimento a tensione costante. Ciò garantisce la sicurezza e l'efficienza del processo di carica.

1 Tempo di ricarica ridotto: questo è il vantaggio più significativo della ricarica ad alta potenza. Ad esempio, nel settore dei NEV, può ripristinare la potenza dei camion elettrici pesanti di oltre il 60% in 15 minuti. Per i NEV normali, bastano 15 minuti per caricare dal 20% all'80%.

2 Maggiore comodità per l'utente: la ricarica ad alta potenza riduce i tempi di attesa degli utenti durante il processo di ricarica. Ciò rende più conveniente l'uso di veicoli elettrici e altri dispositivi, migliora l'efficienza dei viaggi e allevia l'"ansia da autonomia".

3 Migliorare l'efficienza operativa: Nei settori della logistica e dei trasporti, i veicoli elettrici possono essere riforniti rapidamente e messi nel successivo compito di trasporto, migliorando l'efficienza operativa delle flotte logistiche e riducendo i costi operativi.

1 Stazioni di ricarica pubbliche: In luoghi pubblici come aree di servizio autostradali e grandi parcheggi, le colonnine di ricarica ad alta potenza consentono la ricarica rapida dei veicoli elettrici, riducendo al minimo i tempi di attesa.

2 Trasporto logistico: Nel trasporto a lunga distanza, la ricarica ad alta potenza riduce significativamente i tempi di ricarica e migliora l'efficienza dei trasporti.

1 Tecnologia di ricarica a liquido: La tecnologia di ricarica a liquido utilizza un liquido refrigerante per raffreddare le apparecchiature di ricarica durante il processo, come le pistole di ricarica e i cavi. Questo metodo consente di controllare efficacemente la temperatura durante la ricarica, permettendo l'uso di cavi più sottili e garantendo la sicurezza delle apparecchiature di ricarica e dei veicoli. Il Supercharger V3 di Tesla utilizza questa tecnologia di raffreddamento a liquido.

.2 Architettura ad alta tensione da 800V: Molti veicoli elettrici di nuova generazione, come la Porsche Taycan, sono dotati di un sistema elettrico ad alta tensione da 800V. Questo sistema ad alta tensione può ridurre significativamente i tempi di ricarica. A parità di potenza, una tensione più elevata comporta una corrente inferiore, diminuendo così la perdita di energia e la generazione di calore durante la ricarica.

3 Stazioni di ricarica ad alta potenza: Le stazioni di ricarica ad alta potenza possono fornire una potenza di ricarica sorprendentemente elevata. Ad esempio, una stazione di ricarica da 350 kW può caricare l'80% della batteria in 15 minuti. Queste stazioni di ricarica supportano solitamente più standard, come CHAdeMO, CCS, GB/T, ecc., per garantire la compatibilità con diversi veicoli.

4 Sistema di gestione della batteria (BMS): Il sistema di gestione della batteria svolge un ruolo chiave nella ricarica ad alta potenza. Può monitorare lo stato della batteria, come temperatura, tensione e livello di carica, e garantire un processo di ricarica sicuro ed efficiente. Il BMS può ottimizzare la strategia di ricarica per evitare il surriscaldamento o la sovraccarica della batteria, prolungandone così la durata.

Dissipazione del calore

Con l'aumento della potenza di ricarica, i requisiti di dissipazione del calore delle apparecchiature diventano più esigenti. Ad esempio, quando una colonnina di ricarica da 480 kW funziona a piena potenza, le sue esigenze di dissipazione del calore superano i 20 kW. Nelle aree di ricarica per camion pesanti, che richiedono un funzionamento a lungo termine e ad alta potenza, sono essenziali una dissipazione del calore più efficace e una maggiore affidabilità delle apparecchiature. Nel campo della dissipazione del calore, le tre tecnologie principali sono il tradizionale metodo di ventilazione diretta, i condotti dell'aria indipendenti e il raffreddamento a liquido. Tra queste, i condotti dell'aria indipendenti e il raffreddamento a liquido offrono livelli di protezione relativamente elevati.

Efficienza complessiva

A causa dell'elevata potenza, il problema dell'efficienza diventerà più evidente, il che influenzerà la dissipazione del calore e i benefici economici dell'intera stazione. Nel campo della conversione di potenza, oltre all'ottimizzazione della topologia e del livello di sistema, è fondamentale anche l'applicazione di nuovi dispositivi a semiconduttore, come i dispositivi al carburo di silicio. Tuttavia, al momento, l'applicazione dei dispositivi al carburo di silicio presenta ancora alcune sfide, tra cui il costo, la richiesta di pilotaggio ad alta frequenza, la progettazione di dispositivi magnetici di supporto, la dissipazione del calore e la protezione da cortocircuito.

Rumore

Il rumore influenzerà l'esperienza degli utenti in fase di ricarica e la posizione della stazione. Soprattutto in alcuni scenari con elevati requisiti di silenziosità, le apparecchiature rumorose non possono essere utilizzate, o il loro uso e installazione sono limitati, ad esempio, è necessario predisporre misure adeguate per ridurre l'impatto del rumore. Nel controllo del rumore, la disposizione delle ventole, la progettazione dei condotti dell'aria e l'uso di materiali fonoassorbenti e fonoisolanti sono tutti fattori chiave che influenzano congiuntamente il livello di rumore.

reti elettriche

L'ampia applicazione della ricarica DC ad alta potenza avrà un impatto sulla rete elettrica. Ciò comporterà un aumento significativo del carico della rete elettrica. Soprattutto nei centri commerciali, nelle aree residenziali e in altri scenari, la capacità della rete elettrica è limitata e l'accesso a apparecchiature di ricarica ad alta potenza richiede solitamente un'ulteriore espansione della capacità. L'espansione della capacità della rete elettrica in queste aree non è solo difficile, ma anche costosa. Il rapido aumento e calo di potenza della ricarica ad alta potenza porta all'intensificazione della fluttuazione della rete elettrica, che rappresenta una sfida per la stabilità della rete elettrica. Questo rapido cambiamento di potenza può influenzare le caratteristiche di picco-valle della rete elettrica, aumentare la differenza di picco-valle e può anche portare al cambiamento dell'orario di picco-valle, influenzando così i benefici economici dell'operatività della stazione.

Distribuzione di potenza

In termini di capacità di distribuzione di potenza, posa di cavi e altre applicazioni ingegneristiche, un dispositivo da 360kW/480kW potrebbe essere più di 3/4 volte quello di un dispositivo di ricarica da 120kW, quindi molti dispositivi da 360kW/480kW hanno scelto la "stazione nella stazione" o la stazione dimostrativa, come Tesla V3.

Innanzitutto, la tecnologia di dissipazione del calore a raffreddamento liquido sta diventando la configurazione standard delle apparecchiature di ricarica ad alta potenza per migliorare l'efficienza della dissipazione del calore e la durata delle apparecchiature.

In secondo luogo, le tecnologie intelligenti e di interconnessione stanno maturando gradualmente. Attraverso l'Internet of Things (IoT), i big data e le tecnologie di intelligenza artificiale, gli operatori delle colonnine di ricarica possono realizzare il monitoraggio remoto, la diagnosi dei guasti e la definizione dinamica dei prezzi delle apparecchiature e migliorare l'efficienza operativa.

In terzo luogo, le colonnine di ricarica ad alta potenza porranno maggiore enfasi sulla compatibilità e sulla versatilità. Possono adattarsi a NEV di diverse marche, modelli e specifiche, abbattendo le barriere tra veicoli e colonnine di ricarica e offrendo agli utenti un'esperienza di ricarica più conveniente.

Quarto, la ricarica ad alta potenza vedrà una maggiore integrazione con le fonti di energia rinnovabile. L'utilizzo di energia solare ed eolica per alimentare le colonnine di ricarica consente una ricarica veramente ecologica, riducendo ulteriormente le emissioni di carbonio e promuovendo lo sviluppo di energia sostenibile.